Jste zde

TEST - Snímač Sick MultiPac pro sklenice i velmi reflexní pozadí

Antonín Vojáček, 20. Prosinec 2013 - 0:01

Když potřebujete spolehlivě opticky bez odrazky detekovat nejen např. krabice, ale i sklenice, skleněné čiré či barevné PET lahve před velmi reflexním pozadím, obvykle nelze použít běžný difuzní snímač . Prakticky jsem však vyzkoušel, že se snímačem Sick W27-3 MultiPac tuto detekci provádět lze. A navíc opakovaně a spolehlivě. Pojďme se tedy blíže podívat na reálné schopnosti "superdifuzního" snímače.

Díky laskavosti českého zastoupení společnosti Sick GmbH jsem měl možnost krátce prakticky vyzkoušet schopnosti optického difuzního snímače W27-3 MultiPac a potvrdit či vyvrátit informace výrobce, že s ním lze spolehlivě detekovat všechny situace, kde běžné difuzní snímače selhávají. A již předem mohu prozradit, že jsem byl velmi mile překvapen a dosáhl detekčních schopností, kterou jsem ani nepředpokládal.

Krátké představení snímače Sick W27-3 MultiPac

Kompaktní optoelektronický snímač W27-3 MultiPac společnosti Sick představuje speciální optický difuzní snímač pro detekci přítomnosti či přiblížení předmětů v aplikacích, kde se buď nachází velmi dobře světloodrážející pozadí nebo detekovaný objekt má různě odrazivý či světlopohlcující nerovný povrch. Dle výrobce je typickou cílovou aplikací spolehlivá detekce hromadného balení menší produktů. Například všem dobře známé "hromadné" balení 6 ks PET lahví s vodou do průhledné fólie, kdy například při pohybu takového balení před snímačem se mimo místa, kde se nachází pod fólií i lahve, nachází i místa, kde se nachází jen fólie s volnými místy mezi tvarovanými lahvemi či dokonce i případně zcela průchozími otvory, kde v několika místech se nemusí nacházet ani láhev, ani fólie.

Popravdě řečeno, neobvykle velké rozměry snímače vzhledem k dnešním různých miniaturním provedením zcela jistě překvapí i v případě, že jeho číselné hodnoty již znáte. V reálu se prostě zdá tak nějak ještě větší. V tomto směru tak připevněný na dopravníku či nějaké konstrukci jistě hned na první pohled bude budit pozornost. A co potom, když se někdo zahledí na červené sklíčko čela snímače, ve kterém jsou hned patrné nezvyklé 3 čočky, místo běžných dvou?

Snímač W27-3 MultiPac je vybaven sice jedním vysílačem světelného paprsku, ale hned dvěma nezávislými přijímacími senzory symetricky uspořádanými podle červené vysílací LED s vysokou intenzitou světla a opatřenou přesnou optikou. Výrobcem udávaný snímací dosah je 500 mm, ale u neprůhledných světlých předmětů však dosahuje i výrazně lepších hodnot blížících se až ke vzdálenosti 1000 mm. Viditelné světlo vytváří na cílovém objektu jasnou stopu o průměru cca 10 mm, která se díky poměrně malé rozbíhavosti paprsku příliš nerozšiřuje v celém snímacím rozsahu. To nejen přispívá k snadnému zaměření snímače na cílový objekt, ale i k velmi přesné funkci z pohledu reakce na hranu předmětu při postupném zaclonění snímače a hlavně k velmi přesně definovanému odrazu paprsku do obou optických přijímačů.

Rozměry a popis speciálního optického difuzního snímače Sick W27-3 MultiPac.

Praktické testy schopnosti detekce

Ještě před fyzickým obdržením snímače jsem se rozhodl, že primárně s ním vyzkouším detekci všech situací, o kterých vím, že dělají optickým snímačům obvykle problémy, tedy:

detekce průhledných předmětů,
detekce tmavých předmětů s velmi odrazným pozadím (např. reflexní prvky).

Zvláště 2. případ mě konkrétně zaskočil v jedné aplikaci, kde jsem potřeboval provádět detekci tmavých předmětů s volným pozadím. Bohužel mě však nenapadlo, že tam mohou procházet pracovníci s reflexní vestou, na kterou pak zvolený běžný difuzní optický snímač ochotně reagoval. Přitom dříve zkoušené oblečení bez reflexních prvků vůbec "nevnímal" ani z větší blízkosti.

Difuzní snímače by přitom v mnoha případech byly ideální právě pro detekci přítomnosti předmětů na různých automatických dopravnících, protože odpadá instalace zrcátek, která jsou náchylná na poškození či vychýlení nárazem nepozorné obsluhy / pracovníků. Jenže je to fakt, že nikdy nevíte co se na pozadí, tedy v prostoru za dopravníkem, bude vyskytovat. Může to totiž být i stojící či procházející pracovník v reflexní vestě či v pracovním oděvu s reflexními prvky, které samozřejmě odrážejí světlo mnohonásobně víc, než jakýkoliv předmět, který má být na dopravníku detekován. Tento fakt nelze u difuzních snímačů prostě nikdy spolehlivě eliminovat a proto pro umístění snímače na boku dopravníku je nutné téměř vždy využít optozávoru s odrazkou. V případech, kde ale uživatel potřebuje neomezený přístup na dopravník alespoň z jedné strany, odrazky velmi překážejí. Zvládne to snímač Sick W27-3 MultiPac? Ano, zvládne a navíc na výbornou!

Snímač Sick W27-3 MultiPac se po přivedení napájení 24 VDC na piny 1 a 3 konektoru M12 rozsvítí. Na čele začne zářit vysílací červená LED, na zadní straně zelená LED indikuje běh (napájení) snímače a žlutá LED pak samotnou detekci předmětu.

Test č. 1 = detekce průhledných lahví

Musím osobně potvrdit, že detekce všech běžných průhledných sklenic, skleněných či PET lahví je se snímačem W27-3 MultiPac hračkou. Dokonce i kontinuální detekce hned za sebou umístěných sklenic se šikmými stěnami, kdy mezi nimi vzniká mezera až 1 cm, není problém z toho směru, že při kontinuálním průchodu / pohybu před snímačem nedochází k přerušení signálu detekce ani v oblasti mezery. Někdy je sice žádoucí (např. při rozřazování za sebou umístěných produktů), ale v jiných aplikacích nikoliv (například již zmíněné multipac balení, kde sice takto vznikají mezi produkty balení mezery, ale pořád jde jen o jeden produkt. Krátkodobé (mžikové) vypínání výstupu snímače však může např. PLC milně definovat jako další multipac balení a ne jako stále stejné balení. PLC se tak může "cítit" zmatené a třeba zastaví dopravník, i když by jej měl nechat jet.

Snímač W27-3 MultiPac však díky porovnávání od předmětu odraženého signálu na dvou optických přijímačích, umožňuje "odstínit" malé mezery až do velikosti průměru stopy paprsku, který na produktu vytváří vysílač červeného světla. Ve výrobcem definovaném snímacím rozsahu je to vždy ca 1 cm, protože vysílaný paprsek má díky skvělé optice jen velmi malou rozbíhavost. Proto také jsou čočky a tím celkové rozměry snímače tak velké. Když totiž alespoň jeden přijímač snímače zaregistruje takového množství světla, které překročí nastavenou spínací hranici, je stále hlášena přítomnost předmětu. Při přechodu malé mezery mezi objekty tak buď jeden přijímač získává plných odraz světla nebo oba přijímače alespoň část odraženého světla, které však v součtu dá dostatek intenzity pro překročení spínací hranice.

Zjištěná spolehlivá schopnost detekce:

detekce bez nutnosti potlačení pozadí:

čiré tlustostěnné sklenice	do vzdálenosti 800 mm
čiré tenkostěnné sklenice	do vzdálenosti 400 mm
čirá skleněná láhev s čirou tekutinou	do vzdálenosti 500 mm

detekce s bílým pozadím ve vzdálenosti 600 mm od snímače:

čirá skleněná láhev s čirou tekutinou

do vzdálenosti 400 mm

Testované sklenice, které bylo možné spolehlivě detekovat snímačem Sick W27-3 MultiPac.

Test č. 2 = detekce předmětů před reflexním pozadím

Více jsem pak byl zvědavý na test s klasickou (žlutozelenou) reflexní vestou využitou jako velmi odrazné pozadí, které má být zcela spolehlivě odstíněno a tedy nedetekováno. Byl jsem předem skeptický, ale po testu nakonec mile překvapen, protože ono opravdu tu reflexní vestu odstínit lze a to velmi snadno!

Když prostě naučíte snímač na požadovaný detekovaný produkt v maximální možné vzdálenosti od snímače (pomocí současného cca 3 sekundového stisku obou "Teach" tlačítek), již není v níže uvedených rozsazích problém předmět spolehlivě detekovat, i když je kousek za předmětem reflexní vesta, která jakýkoliv jiný běžný difuzní optický snímač spolehlivě zmate. A to platí jak v případě, že viditelná stopa míří nejen na látku, ale přímo na některý z odrazných pruhů.

Schopnosti spolehlivé detekce s odstíněným pozadím tvořené:

standardní reflexní vestou ve vzdálenosti 600 mm od čela snímače:

neprůhledná krabice (černá, hnědá, červená)	do vzdálenosti 500 mm (100 mm před pozadím)
čirá skleněná láhev s čirou tekutinou	do vzdálenosti 300 mm (300 mm před pozadím)
čirá tlustostěnné sklenice	do vzdálenosti 450 mm (250 mm před pozadím)

standardní reflexní vestou ve vzdálenosti 300 mm od čela snímače:

čirá tlustostěnné sklenice do vzdálenosti 100 mm (200 mm před pozadím)
bílá lesklá plocha formátu A3 ve vzdálenosti 600 mm od čela snímače:

čirá skleněná láhev s čirou tekutinou do vzdálenosti 400 mm (200 mm před pozadím)

Ukázka detekce sklenice na reflexním pozadí: 1) Pokud sklenice není umístěna před snímačem (červený bod paprsku dopadá na reflexní vestu) nic se nedetekuje (svítí jen zelená LED napájení); 2) Sklenice před snímačem je spolehlivě detekována (rozsvítí se oranžová LED a sepne spínaný výstup na M12 konektoru); 3) Opět po odstranění sklenice snímač ukončí detekci (opět jen zelená LED indikuje přítomnost napájení / funkci snímače).

Závěrem...

Speciální optoelektronický snímač Sick W27-3 MultiPac opravdu umí to, co o něm výrobce říká. Dokonce mě překvapil více, než jsem očekával a představuje možné řešení pro situace, kde ostatní běžné difuzní snímače prostě selhávají a i dvoucestné provedení či typ optozávora také situaci neřeší. Cena necelých 5 500,- Kč bez DPH je sice na optické čidlo dost vysoká, ale myslím si, že vzhledem k jeho kvalitám to není cena přemrštěná.